Em uma atividade de Física, estudantes analisam a radiação emitida por um equipamento óptico usado para…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Utilizar o conhecimento sobre as radiações e suas origens para avaliar as potencialidades e os riscos de sua aplicação em equipamentos de uso cotidiano, na saúde, no ambiente, na indústria, na agricultura e na geração de energia elétrica.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de Física, estudantes analisam a radiação emitida por um equipamento óptico usado para iluminar uma amostra. O espectrômetro registra comprimento de onda de 500 nm, faixa correspondente à luz visível. Para estimar a energia de cada fóton, serão utilizados h = 6,6 × 10^-34 J·s e c = 3,0 × 10^8 m/s, considerando a relação E = hc/?. Em geral, a radiação visível é classificada como não ionizante, pois seus fótons não possuem energia suficiente para arrancar elétrons de átomos ou moléculas. Com base no texto e nos dados fornecidos, como essa radiação deve ser classificada quanto ao potencial de ionização e qual é, aproximadamente, a energia de cada fóton?
- A) Não ionizante; E ≈ 2,0 × 10^-40 J por fóton.
- B) Não ionizante; E ≈ 1,3 × 10^-27 J por fóton.
- C) Não ionizante; E ≈ 4,0 × 10^-28 J por fóton.
- D) Não ionizante; E ≈ 4,0 × 10^-19 J por fóton.
- E) Ionizante; E ≈ 4,0 × 10^-19 J por fóton.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- A relação é E = hc/λ, em que h é a constante de Planck, c a velocidade da luz e λ o comprimento de onda. Passo 2: Converter 500 nm para metros: 500 × 10^-9 m = 5,0 × 10^-7 m. Passo 3: Calcular o numerador: h × c = 6,6 × 10^-34 × 3,0 × 10^8 = 19,8 × 10^-26 = 1,98 × 10^-25 J·m. Passo 4: Dividir pelo comprimento de onda: E = 1,98 × 10^-25 / 5,0 × 10^-7 = 0,396 × 10^-18 ≈ 4,0 × 10^-19 J por fóton. Passo 5: Classificação quanto à ionização: 4,0 × 10^-19 J equivale a cerca de 2,5 eV, valor abaixo das energias de ionização típicas de átomos e moléculas (da ordem de 10 eV ou mais). Logo, a radiação é não ionizante, como afirma o texto. Passo 6: A alternativa D está correta e coincide com o gabarito oficial. A alternativa A está errada porque o valor 2,0 × 10^-40 J é muito pequeno e não resulta da fórmula com os dados. A alternativa B está errada porque o valor 1,3 × 10^-27 J não corresponde ao cálculo com nm convertido para metros. A alternativa C está errada porque 4,0 × 10^-28 J resulta de tratar 500 como 500 metros, erro de potência de dez na unidade. A alternativa E está errada porque, embora o valor da energia esteja correto, 2,5 eV não é suficiente para ionizar átomos típicos, então a classificação como ionizante contradiz o texto e a física envolvida.
💡 Dica: Use a fórmula E = h * c / λ para calcular a energia.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula corretamente a estrutura da fórmula, mas erra o expoente da potência de dez ao dividir ou multiplicar os valores, obtendo uma energia milhões de vezes menor que a real.
Por que engana: Confundir a relação entre frequência e energia, acreditando que um aumento na frequência não afeta a energia do fóton.
O aluno esquece ou aplica mal a conversão de nanômetros para metros, o que gera um valor de energia com ordem de grandeza incorreta.
O aluno usa 500 como se estivesse em metros em vez de 500 nm, deslocando a potência de dez em nove casas e obtendo 4,0 × 10^-28 J.
O comprimento de onda deve ser convertido para o SI: 500 nm = 500 × 10^-9 m = 5,0 × 10^-7 m. Aplicando E = hc/λ, obtém-se E = (6,6 × 10^-34 × 3,0 × 10^8)/(5,0 × 10^-7) ≈ 3,96 × 10^-19 J, que pode ser arredondado para 4,0 × 10^-19 J. Como o texto identifica essa radiação como luz visível, sua classificação é não ionizante.
O aluno calcula bem a energia do fóton, mas supõe que qualquer radiação com energia por fóton acima de zero já arranca elétrons, ignorando que a ionização exige energia acima de um limiar típico de átomos e moléculas.
Raio-X da questão
energia de fóton
avaliacao
energia de fóton · comprimento de onda
Revisar a relação entre comprimento de onda e energia de radiação eletromagnética.
Confundir a relação entre frequência e energia, acreditando que um aumento na frequência não afeta a energia do fóton.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
Questões parecidas com resolução
- Analise, com exemplos quantitativos quando possível, os benefícios e os riscos do uso de radiações ionizantes e não…
- Em exames de imagem por ultrassom usa-se f = 5,0 MHz no tecido, cuja velocidade do som é ˜1500 m/s. Calcule a ordem de…
- Analise as potencialidades e os riscos do uso de diferentes radiações (ondas eletromagnéticas e partículas) em…
- Uma fonte emite radiação eletromagnética com frequência f = 2,0×10^18 Hz. Usando h = 6,63×10^-34 J·s e 1 eV = 1,6×10^-19…
- Explique como distinguir fisicamente radiações ionizantes e não-ionizantes e avalie riscos e medidas de controle em duas…
- Um telefone móvel opera em f = 900 MHz. Usando c = 3×10^8 m·s^-1 e h = 6,63×10^-34 J·s, calcule: (a) o comprimento de…
Todas as questões de Classificação de Ondas e Fenómenos Ondulatórios
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog